塑料成型工艺学复习提纲

1、 济南大学聚合物成型工艺学复习提纲 聚合物成型工艺复习题1、非牛顿流体的类型和特征？答：（1）粘性系统在受到外力作用而发生流动时的特性是：其剪切速率只依赖于所施加剪切应力的大小。根据其剪切应力和剪切速率的 关系。又可分为宾哈(汉) 流体、假塑性流体和膨胀性流体三种。特征：<1>宾哈流体：与牛顿流体相比，剪切应力与剪切速率之间也呈线性关系。但此直线的起始点存在屈服应力，只有当剪切应力高于时，宾哈流体才开始流动。宾哈流体因流动而产生的形变完全不能恢复而作为永久变形保存下来，即这种流动变形具有典型塑性形变的特征，故又常将宾哈流体称为塑性流体。<2>假塑性流体：非牛顿流体中最为

2、普通的一种。流动曲线不是直线，而是一条斜率先迅速变大而后又逐渐变小的曲线，而且不存在屈服应力。流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。即：剪切变稀。<3>膨胀性流体：流动曲线非直线的，斜率先逐渐变小而后又逐渐变大的 曲线，也不存在屈服应力。表观粘度会随剪切应力的增加而上升。即：剪切变稠。(2) 有时间依赖性的系统：这类液体的流变特征除与剪切速率与剪切应力的大小有关外，还与施加应力的时间长短有关，即在恒温、恒剪切力作用下，表观 粘度随所施应力持续时间而变化(增大或减小，前者为震凝液体，后者为触变性液体)，直至达到平衡为止。特征：<1>摇溶性（或触变性）流体：表观粘度随剪切应

3、力持续时间下降的流体。如：涂料、油墨。<2>震凝性流体：表观粘度随剪切应力持续时间上升的流体。如：石膏水溶液。3、 聚合物熔体的黏度的影响因素？答：在给定剪切速率下，聚合物的粘度主要取决于实现分子位移和链段协同跃迁的能力(大分子长链之间的缠结解开)以及在跃迁链段的周围是否有可以接纳它跃入的空间(自由体积) 两个因素，凡能引起链段跃迁能力和自由体积增加的因素， 都能导致聚合物熔体粘度下降。自由体积：自由体积大，分子间距就大，分子间作用力小，大分子链段容易活动，聚合物粘度小。因此凡能引起自由体积增大的因素都能使聚合物粘度降低。大分子长链之间的缠结：它使分子链运动变得非常困难。分子间缠结

4、程度大，分子间作用力增大，大分子形成网络，分子 不容易活动，聚合熔体粘度就大。因此凡能减小缠结作用的因素都能使熔体粘度降低。主要影响因素：（1） 温度对剪切粘度的影响：对于处于粘流温度以上的聚合物，很多研究结果表明：热塑性聚合物熔体的粘度随温度升高而呈指数函数的方式降低。（2） 压力对剪切粘度的影响：聚合物在高压下体积收缩，自由体积减小，分子间距离缩短，链段活动范围减小，分子间作用力增大，粘度增大。（3） 聚合物的结构因素和组成对粘度的影响：<1>分子结构：链的刚柔性：链的柔性越大，缠结点越多，链的解缠和滑移越困难， 聚合物流动时非牛顿性越强，对剪切速率越敏感。链的刚性增加和分子间

5、吸引力越大，熔体粘度对温度的敏感性越大，提高加工温度有利于增大流动性。支链：a.短支链：相同分子量时，短支链 无支链 ，自 由体积，；b.长支链：相同分子量时，无支链 长支链 ， 长链与周围分子缠结成网，。另外长支链对剪切速率敏感； c.含有较大侧基的聚合物对压力、温度比较敏感。<2>分子量与分子量分布：平均分子量大，粘度随分子量增加而增加。粘度与分子量分布有关，一般在平均分子量相同时，熔体的粘度随分子量分布增宽而迅速下降，其流动行为表现出更多的非牛顿性。<3>组成对粘度的影响：填充剂、着色剂、润滑剂、溶剂、增塑剂、稀释剂、稳定剂等添加剂在不同程度上会影响塑料的流变行为

6、。6、聚合物成型的流动缺陷的种类及产生的原因？答：（1）管壁上的滑移：滑移产生原因：1 剪切速率的径向不均匀分布(靠管壁附近剪切速率最大)；2 流动中出现分级效应(即相对分子质量低的级分较多地集中在管壁附近)；3 管壁附近的弹性形变的不均匀性(管壁处弹性形变大)。（2） 端末效应：:不管是那种截面流道的流动方程，都只能用于稳态流动的流体，但总有不稳态流动。（包括入口效应和离模膨胀）末端效应产生原因：1 入口效应：1>.物料从料筒进入口模时由于熔体粘滞流动，流线在入口处产生收敛所引起的能量损失；2>.在入口处由于聚合物熔体产生弹性变形，因弹性能的贮蓄所造成的能量损失；3>.熔体

7、流经入口时，由于剪切速率的剧烈增加所引起的速度的激烈变化，为达到流速分布所造成的。2 离模膨胀：1>取向效应：聚合物熔体流动期间处于高剪切场内，其大分子在流动方向取向，但在口模处发生解取向。2>记忆效应：当聚合物熔体由大直径的料筒进入小直径的口模时，产生了弹性形变，而熔体离开口模时，弹性变形获得恢复。3>正应力效应：由于粘弹性流体的剪切变形，在垂直于剪切方向上引起了正应力的作用。（3） 弹性对层流的干扰：1 ü塑料熔体在成型过程中的雷诺准数通常均小于10，故不应出现湍流。2 塑料熔体的可逆弹性形变的回复引起湍流。3 ü弹性湍流对塑料熔体的剪切流动来说，只有

8、当R的值 超过4.55时才会发生。（4) “鲨鱼皮”症：产生原因：挤压口模对挤出物表面所产生的周期性的张力和流体在管壁上的滑移(时粘时结的间断性流动)的结果。（5） 熔体破裂：产生原因：熔体在导管（流道）内流动时，各点所受应力作用的经历 不尽相同，因此在离开导管后所出现的弹性恢复就不可能一致， 如果弹性恢复的力不为熔体强度 所容忍，则挤出物就会出现表面 毛糙、螺旋型的大规则性、细微 而密集的裂痕，一致成块地断裂。9、结晶度和性能之间的关系？答：结晶态聚合物抵抗形变的能力优于非晶态下的同一聚合物。结晶度高的优于低的。绝大多数结晶聚合物，在其TgTm之间，出现屈服点。12、成型操作过程中，仅凭增加

9、温度来增加流动性，是否适合于任何聚合物？答：不是，用升高温度增加流动性，只适用于对粘度的温度敏感性大的聚合物，即刚性聚合物，而不适合于对温度敏感性较小的热塑性聚合物。17、同种聚合物结晶度的变化如何影响熔点、弹性模量、密度、透明度？答：结晶度增加熔点上升、弹性模量增加、密度增加、透明度降低1、 聚合物成型用物料的形态类型？答：粉料：主要用于双螺杆挤出机的挤出成型，压延成型，滚塑。 粒料：主要用于单螺杆挤出机的挤出成型，注射成型。 分散体：主要用于涂覆成型，搪塑。 溶液：主要用于流涎成型，浇铸成型。2、 成型用粉料与粒料的组成？答：由聚合物和助剂两类物质组成，聚合物为主要成分。 聚合物助剂：助剂

10、是为了使复合物或制品具有某种特性所 加入的物质。常用的助剂有：增塑剂、稳定剂、填充剂、增强剂、着色剂、润滑剂、防静电剂、防火剂、防静电剂 等二十多类。3、 增塑剂的作用机理和种类？答：（1）作用机理：聚合物分子链常会以次价键力而彼此形成聚合物聚合物联结点，从而使聚合物具有刚性，这些联结点在分子热运动中会解而复结的，但是在一定温度下，联结点的数目却相对稳定，所以是一种动平衡。加入增塑剂后，增塑剂的分子因溶剂化及偶极力等作用而“插入”聚合物分子之间并与聚合物分子的活性中心发生 时解时结的联结点。这种联结点也处于一种动平衡。但是聚合物增塑剂联结点会使聚合物原有的联结点减少，从 而使分子间的力减弱，导

11、致聚合物材料性能改变。（2） 种类：1 按化学组成分为：邻苯二甲基酸酯、脂肪族二元酸酯、石油磺酸苯酯、磷酸酯、环氧化合物、含氯化合物等。2 按相容性分为：主增塑剂和次增塑剂。3 按结构分为：单体型和聚合体型。4 按用途分为：耐热、耐寒、电绝缘等增塑剂。4、 内外润滑剂的作用机理和种类？答：（1）作用机理：<1>内润滑剂：内润滑剂与聚合物有一定的相容性，加入后可减少聚合物分子间的内聚力，降低其熔体粘度，减少聚合物分子间的内摩 擦；如硬脂酸及其盐类。<2>外润滑剂：外润滑剂与聚合物仅有很低的相容性，故能保留在聚合物的表面，降低塑料与设备的摩擦。石蜡、矿物油、硅油等。（2）种

12、类：脂肪酸及其皂类、脂肪酸酯类、脂肪醇类、酰胺类、石蜡、低分子量PE、合成蜡、丙烯酸酯类、某些有机硅化合物。5、 稳定剂的类型？答：按所发挥的作用分热稳定剂、光稳定剂、及抗氧剂等。6、 润性物料的混合方法？答：润性物料：树脂增塑剂稳定剂其它助剂投料。对于润性物料（加入相当数量的液态助剂如增塑剂），增塑剂需事先预热，强化传热过程，加速扩散速率，使聚合物 加速溶胀，以提高混合效率。10、 混合作用的机理？答：混合一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的。（1）扩散：利用物料各组分的浓度差，推动构成各组分的微粒，从浓度较大的区域中向较小的区域迁移，以达到组成均一。（2）对流：靠各组分在外界因素下向其

13、它组分所占空间流动，达到各组分在空间上的均匀分布（主要手段为机械搅拌）。（3）剪切：依靠机械的作用产生的剪切力，促使物料组分均一的混合过程。1、热固性塑料的模压过程？答：加热加压，熔融流动，充模，交联固化，开模取出制品。2、为何要进行预压和预热？答：（1）预压原因：主要是针对压缩模塑周期长、效率低的特点而采取的措施。（2）预热原因：为提高制品质量和便于模压进行，须预热4、简述聚四氟乙烯的烧结过程？答：（1）升温阶段：将型坯由室温加热至烧结温度。聚四氟乙烯的传热性能差，加热应按一定的升温速率进行。（2）保温：将达到烧结温度的型坯在该温度下保持一段时间使其完全“烧透”的过程。（3）冷却：将已经烧结

14、好的成型物从烧结温度降到室温的过程。（4）成品检验和后加工。1、挤出工艺及其特点？答：（1）定义：也称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤压作用， 使受热熔化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。（2）特点：ü1 挤出成型生产工艺分干法和湿法；ü2 挤出过程分连续和间歇式挤出；ü3 挤出成型工艺控制参数除与挤出温度、压力、速率有 关外，挤出机结构参数、冷却、牵 引等控制因素都会影响制品的质量；ü4 挤出机因机头及辅机不同，可生产多种产品；ü5 挤出成型工艺按用途可分为：挤出制品成型和成型用原料配制。2、单螺

15、杆挤出机的基本结构？3、挤出螺杆的主要参数？答：表示螺杆结构特征的基本参数有直径、长径比、各段长度比例以及螺槽深度等，对螺杆的工作特性均有重大的影响。（1）螺杆直径（D）：根据所制制品的形状、大小及需要的生产率来决定的。一般45150mm，螺杆直径增大，加工能力提高，挤出机的生产率与螺杆直径D的平方成正比。（2）长径比（L/D）：螺杆工作部分有效长度与直径之比。通常为1825，目前以25居多。1 L/D大，能改善物料温度分布，有利于塑料的混合和塑化， 并能减少漏流和逆流，提高 挤出机的生产能力。2 L/D大，螺杆适应能力强，能用于多种塑料的挤出。3 但L/D过大，使塑料受热时间增长而降解；螺杆

16、自重增加，自由端挠曲下垂，引起料筒 与螺杆间擦伤，使制造加工困难，增大功率消耗。4 过短的螺杆，容易引起混炼的塑化不良。（3） 螺杆各段的功能：<1>加料段（固体输送段）：靠近料斗附近;1 作用：使塑料受热前移，将料斗供给的物料送往压缩段。2 物料特征：固态3 结构：螺槽深度H1为0.10-0.15D，长度据情况而定(L1=4-8D)。4 要求：固体输送能力应稍高于或等于熔融段或均化段的工作能力。压实固体颗粒或粉料， 排出气体减少固体间的缝隙，有利于传热。 <2>压缩段（熔融段）：螺杆中部一段（L2=3-15D）;1 作用：加热熔化；加压压实物料； 排除空气。2 物料状

17、态：液相、固相共存.3 要求：物料得到进一步压缩，排出气体和挥发物；完成有松散料转变成熔体的密度的变 化。通常使这一段的螺槽深度逐渐减小，直至计量端的H2.4 压缩比（H1/H2）：加料段的一个螺槽容积/计量段的一个螺槽的容积，大小取决于物料的 种类、物料进料时聚集状态和制品的状态， 一般值为2-4。 <3>均化段(计量段）：螺杆最后一段；5 作用：使熔体塑化均匀；使料流定量、定压挤出。6 物料特征：液态7 结构：等距等深(H2=0.02-0.06D)，长度据情况而定(L3=6- 10D)。增大L3的长度，物料在均化段的停留时间长，物料的 剪切作用增加，有利于对物料的分散和混合。但

18、不利于低 温 挤出，热敏性树脂易分解。（4） 螺杆上的螺旋角和螺棱宽度e： <1>螺旋角：30°时适合于细粉状。 加料段：15°方块料；17°球、柱状料。 计量段：30°产率最高；17.6°对产率影响不大。 <2>螺棱的宽度：e 为0.08-0.12D e大：占据螺槽容积，增加螺杆的功率局部过热 e小：削弱螺棱强度，增大漏流。 螺棱的形状：矩形和锯齿形。4、影响固体输送的因素？答：螺槽深度、螺杆的表面光洁度、塑料与料筒的摩擦系数、送料段料筒和螺杆的温度。8、典型挤出制品的工艺流程？答：加料在螺杆中熔融塑化机头口模挤出定型

19、冷却牵引切割。1、注射系统的组成？答：系统包括：加料装置、料筒、螺杆（或柱塞及分流梭）及喷嘴等部分。（1） 加料装置：倒圆锥或锥形，容量可供12小时的用料。有的配有计量装置、加热或干燥装 置、自动上料装置等。（2）料筒：加热和加压的容器，类似挤出机的料筒。（3）柱塞和分流梭：柱塞式注射机料筒内的重要部件。1 柱塞作用：将注射油缸的压力传给塑料并使容料注射入模具。2 分流梭：装在料筒前端内腔中形状颇似鱼雷体的一种金属部件。作用：将料筒内流经该处的塑料分成薄层，使塑料产生分流和收敛流动，以缩短传热导程，加快热传递，提高塑化质量。（4）螺杆：移动螺杆式注射机的重要部件。 作用：对塑料进行输送、压实、

20、塑化和施压。（5）喷嘴：联结料筒和模具的桥梁。 作用：控制料流，防止物料流涎，使物料流积存在料筒前端；提高注射压力，使物料具有一 定射程。进一步塑化。（6）加压和驱动装置：加压装置：供给柱塞或螺杆对塑料施加的压力，使柱塞或螺杆在注射周期中发生必要的往复运动 进行注射。（类型：液压式和机械式）驱动装置：使注射机螺杆转动完成对塑料的预塑化。（包括：单速交流电机和液压马达）2、注射螺杆与挤出螺杆的区别？答：（1）从作用上与挤出机螺杆相比：注射机螺杆除了送料、压实、塑化外，还有注射作用，对于塑化能力、压力稳定以及操作连续性和对操作稳定 性的要求没有挤出机螺杆的高。（2）从螺杆运动形式比较：挤出机的螺杆

21、只在原位作连续旋转，而注射机除旋转外，还前后往复运动，并时转时停。当料筒前端料压大于螺杆背压时，螺杆边转边后退，这种情况工艺上称为预塑化。（3）从螺杆结构上比较：1 ·注射机螺杆的均化段长度较短，螺槽较深；2 ·加料段长度较长，约为螺杆长度一半；3 ·螺杆头部是尖头形，优点是可减少脉冲流动，不易积存物料，可减少塑料发生降解， 对粘度低的塑料带有止逆环；4 ·注射螺杆的长径比和压缩比较小。L/D=16-20, =2-2.5。3、注射喷嘴的类型和选用？答：喷嘴的内径一般都是自进口逐渐向出口收敛的。喷嘴的选择应根据加工的塑料性能及成型制品的特点来考虑。<

22、1>直通（通用）式喷嘴：1 呈短管状，压力和热量损失小，不易产生滞料和分解，不用附设加热装置。2 延伸式喷嘴，需添设加热装置。3 适用于大部分塑料，特别适合加工高粘度塑料。<2>自锁式喷嘴：1 防止熔料的流涎或回缩，对喷嘴通道实行暂时封锁。2 弹簧式：依靠弹簧压合喷嘴体内的阀芯来实现封锁，有效地杜绝流涎现象。3 适用于注射粘度较低的塑料。<3>杠杆针阀式喷嘴：用外在液压系统通过杠杆来控制联动机构启闭阀芯。8、注塑成型的时间周期？答：完成一次注射过程所需的时间称成型周期，也称模塑周期。成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率，生产中应在保证质量的前提下，尽量缩短成型周

23、期中各时间。9、什麽叫反应注射，有何特点？答：（1）定义：Reaction Injection Moulding (RIM)是将两种具有高化学活性的低相对分子量液体原料，在高压下（14 20MPa）下经过撞击混合，然后注入密闭的模具内，完成聚合、交联、固化等化学反应并形成制品的工艺过程。（2）特点：优点：1 聚合反应与注射模塑结合为一体；2 物料混合效率高、节能、产品性能好、成本低；3 液体原料粘度低、流动性好，易于输送；4 混合均匀，原料配方灵活，充模压力低，锁模力低；5 调整化学组分，可模塑性能不同的产品；6 反应速度快，生产周期短；7 模具数量及夹具少，可节约设备投资；8 生产过程简化，

24、不需造粒、熔化，耗能少，适宜大型及形状复杂的制品。第七章 中空吹塑、型坯的制造方法分别有几种，各自生产中空制品的过程？答：、中空吹塑的常用原料？答：要求熔体流动速率：0.041.12，聚乙烯（用量最大），聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PET、PA等。、挤出吹塑的特点？答：、注射吹塑的生产工序？答：两步法成型：注入型坯模具管状型坯坯模退出吹塑模具闭合吹胀冷却脱模。、何谓拉伸吹塑？答：在注射吹塑成型和挤出吹塑的基础上发展起来的拉伸吹塑，是双轴定向拉伸的吹塑方法。双轴定向拉伸：挤出注射型坯温度调节纵向拉伸横向拉伸制品、拉伸吹塑工艺中拉伸的作用以及考虑因素？答：（1）作用：拉伸的目的是为了改善塑料的物理

25、力学性能。在拉伸过程中，要保持一定的拉伸速度，其作用是在进行吹塑之前，使塑料的大分子链拉伸定向而不致于松驰。（2）考虑因素：第九章 泡沫塑料的成型1、 泡沫塑料的应用特点？答：1）密度很小，一般在0.02-0.2g/cm3之间，因此重量很轻，原料消耗少，既减少包装重量，降低运输费用，成 本也不高。2）具有极好的冲击吸收性能，防震效果极好，能有效地保护被包装物品。3）机械性能好，有较好的抗压强度和回弹性能，特别是它可根据被包装物品的重量等要求来选择性能不同的 泡沫塑料。4）化学稳定性好，对酸、碱，盐等化学药品均有较强的抗力，自身pH值处于中性，不会腐蚀包装物品。5）加工性能优良，既可以制成不同密

26、度的软质和硬质泡沫塑料，又可以按包装物品的外形、尺寸模压成各种包 装容器，还可以把泡沫板（块）材用多种粘合剂粘接，制 成各种缓冲结构材料。6）有很好的耐水性和很低的吸湿性，即使在较湿的情况下也不会出现变形和毁体，影响其吸收外力的能力。7）对温度的变化有相当好的稳定性，完全可以满足一般正常包装的要求.8）由于泡沫塑料中含有大量微小气泡，故绝热性能优良，可作绝热材料，也可用于绝热包装。2、 塑料发泡的工艺方法？答：（1）物理发泡法：惰性气体发泡法、低沸点的液体发泡法、（2） 化学发泡法：化学发泡剂发泡法、发泡组分间相互作用析出气体发泡法、（3） 机械发泡法3、 发泡聚乙烯塑料为何要交联？答：为了改

27、善聚烯烃类塑料的发泡缺陷，常采用树脂分子间交联的方法调节熔融物的粘弹性，使之达到发泡所需的条件，并提高泡沫塑料的物理机械性能。第十章 浇铸1、常用静态浇铸的原材料种类？答：（1）尼龙6（聚己内酰胺，PA6）： 尼龙单体催化剂助催化剂其它助剂（2）环氧树脂：芯片的封装材料： 环氧树脂固化剂稀释剂其它助剂（3）有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）： MMA及其它单体引发剂其它助剂2、何谓嵌铸、离心浇铸、流延铸塑、搪塑、滚塑，各自的应用领域？答：浇铸包括静态浇铸、嵌铸、离心浇铸、流延浇铸、搪塑、滚塑等。（1） 嵌铸：嵌铸又称封入成型，它是将各种非塑料物件包封在塑料中的一种成型方法。应用：用得最多的

28、是采用透明塑料包封各种生物或医用标本、商品样本、纪念品等。（2） 离心浇铸：离心浇铸是将液状原料浇入旋转的模具中，在离心力的作用下使之充满回转体形的模具，再使其固化定型而得到制品的成型方法。应用：离心浇铸生产多为圆柱形和近似圆柱形的制品，如大型管材、袖套等，也用于齿轮、滑轮、转子和垫圈的生产。（3） 流延铸塑：流延铸塑的生产过程是将热塑性或热固性塑料配成一定粘度的溶液，然后以一定的速度流布在连续回转的基材（一般为不锈钢带）上，通过加热以脱掉溶剂并进而使塑料固化。从基材上剥离下来就得到流延法薄膜（铸塑薄膜）。应用：多用于光学性能要求很高的塑料薄膜的制造，如电影胶卷、安全玻璃的中间夹胶层薄膜等。（

29、4） 搪塑：搪塑是用塑料糊制造空心软制品(如玩具)的一种重要方法。应用： 目前国内多以聚氯乙烯糊塑料用该法生产中空塑料玩具。（5） 滚塑：滚塑又称旋转成型或旋转浇铸成型。 A、它是将一定量的粉状或糊状塑料加入到模具中 B、通过一边加热一边使模具作纵向和横向的旋转滚动，使塑料熔融塑化，并靠自身重量在 模具内壁的整个表面上均匀地形成一层熔融层，经冷却固化后开模取出制品 C、再经整修即得到无缝的中空制品。应用：有利于小批量生产大型的中空容器。第十一章压延成型1、 压延成型所采用的主要树脂原材料品种？答：压延成型适用于生产厚度在0.05-0.5毫米范围内的软质聚氯乙烯薄膜和片材，以及0.3-0.7毫米范围内